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碳酸钾制取、生产工艺

常见的的碳酸钾生产工艺


常见的的碳酸钾生产工艺主要有草木灰法、有机胺法、恩格尔盐法、离子交换法、路布兰法、镍氨络合物法和离子膜-流化床法等。其中,草木灰法和路布兰法已经淘汰,有机胺法、恩格尔盐法和镍氨络合物法还处于研究开发阶段,技术成熟度远远不够。目前,国内外工业上生产碳酸钾的方法主要是离子交换法和离子膜-流化床法两种。


在当前市场行情下,采用这两种方法生产碳酸钾,原料氯化钾的价格占碳酸钾总成本的50%以上。因此,碳酸钾工业的发展完全受制于上游氯化钾市场。寻找廉价的含钾资源生产碳酸钾,对于整个碳酸钾行业和延伸下游行业的可持续发展具有重要意义。以钾长石为代表的不溶性钾资源储量极其丰富、分布非常广泛,一直以来被认为是生产钾盐最重要的廉价替代原料。以不溶性钾资源为原料生产碳酸钾的工艺方法国内外时有报道,主要有酸法、纯碱烧结法和石灰石烧结法三种。


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草木灰法


草木灰法是最古老的方法,即从各种植物壳(如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花子壳)烧成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐,用沉淀、过滤的方法可加以分离。此法由于产品质量低、不经济,且受原料来源限制而很少采用。吕布兰法是将硫酸钾与煤粉、石灰混合,还原焙烧,得黑灰(含碳酸钾、硫化钙等烧成物),经浸取、过滤、蒸发、碳化,得碳酸氢钾,再经过滤、煅烧得产品。此法由于工艺流程长等原因已被其他方法所取代。


离子交换法


用阳离子交换树脂与氯化钾交换。再用碳酸氢铵洗脱成碳酸氢钾稀溶液,经多效蒸发、碳化、结晶、分离、煅烧得产品。此法产品质量好,工艺流程短、适用于小规模生产。


电解法


将氯化钾电解后得到的氢氧化钾溶液,在碳化塔中以二氧化碳碳化。经多效蒸发器蒸发、过滤得碳酸氢钾,再经煅烧制得产品。此法因原料易得、钾利用率高、无三废产生而得到广泛应用,但耗电较多。


石灰石烧结法


石灰石烧结法是前苏联利用霞石原料综合生产氧化铝、碳酸钠、碳酸钾和水泥采用的工艺方法,该方法是国内外开发利用不溶性钾资源唯一实现工业化的技术。该方法的工艺过程是,矿石原料和配料石灰石在高温下烧结,生成主要物相为原硅酸钙和铝酸钠(钾)的熟料;用稀氢氧化钠溶液溶出熟料中的铝酸钠(钾),原硅酸钙作为滤渣分离用于生产水泥;铝酸钠(钾)溶液通入CO2酸化,沉淀出氢氧化铝制取氧化铝;碳酸钠(钾)溶液通过蒸发浓缩,依次结晶出碳酸钠和碳酸钾,碳酸钾的纯度最高可达到98.5%。


钾长石粉制备碳酸钾


钾长石粉制备碳酸钾的方法,包括以下步骤:


(1)化学选矿:将钾长石粉与碱母液按1kg:1.5~7.5L的比例混合制成原矿浆,原矿浆在200~300℃温度下反应5~240min,降温后得到料浆,过滤,制得脱硅液和脱硅精矿;向脱硅液中加入石灰乳,在70~90℃温度下苛化反应2h,过滤、洗涤得到的滤液经蒸发浓缩至预定浓度后,即可作为碱母液循环使用;


所述碱母液为含KOH和NaOH的混合液;


(2)配料烧结:脱硅精矿和石灰石按1kg:0.5~2kg比例混合磨制生料,生料在1200~1350℃温度下反应30~180min,冷却后得到烧结熟料;


(3)熟料溶出:烧结熟料经破碎、磨细得到烧结熟料粉,熟料粉与溶出液按1kg:2~5L的比例混合,在60~95℃温度下反应15~120min,反应结束后过滤,分别得到溶出粗液和硅钙渣,硅钙渣可作为生产水泥和新型建筑材料的原材料;


所述溶出液为KOH和K2CO3的混合液;


(4)碳分分解:向溶出粗液中通入酸化气CO2,反应过程中设计取样点监测溶液的pH值变化,每隔30min监测溶液的pH值变化,待溶液pH值小于10开始,每隔15min取一次样,过滤沉淀后检测溶液中Al2O3和SiO2的含量;当溶液中Al2O3和SiO2的含量之和小于5g/L时结束反应,然后过滤得到碳酸钾粗液和氢氧化铝;氢氧化铝可生产耐火材料或进入拜尔法生产氧化铝系统生产冶金级氧化铝;所述酸化气是指CO2浓度大于10%的气体;


(5)制取碳酸钾:将碳酸钾粗液一次蒸发浓缩后送至一次碳酸化塔,加入高锰酸钾溶液,通入酸化气进行一次碳酸化使杂质沉淀,过滤,得到碳酸钾精制液;碳酸钾精制液经二次蒸发浓缩后送至二次碳酸化塔中,通入酸化气进行二次碳酸化使碳酸氢钾从溶液中结晶析出,离心分离,得到的碳酸氢钾晶体在270~300℃下煅烧,即得到产品碳酸钾。


2019-01-19 14:47:01 浏览次数:235次
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